Engineering tolerance into transplanted beta cell lines.

In this paper we explore the possibility of improving, by genetic engineering, the resistance of insulin-secreting cells to the metabolic and inflammatory stresses that are anticipated to limit their function and survival when encapsulated and transplanted in a type 1 diabetic environment. We show that transfer of the Bcl-2 antiapoptotic gene, and of genes specifically interfering with cytokine intracellular signaling pathways, greatly improves resistance of the cells to metabolic limitations and inflammatory stresses.

Hypoinsulinaemia, glucose intolerance and diminished beta-cell size in S6K1-deficient mice.

Insulin controls glucose homeostasis by regulating glucose use in peripheral tissues, and its own production and secretion in pancreatic beta cells. These responses are largely mediated downstream of the insulin receptor substrates, IRS-1 and IRS-2 (refs 4-8), through distinct signalling pathways. Although a number of effectors of these pathways have been identified, their roles in mediating glucose homeostasis are poorly defined. Here we show that mice deficient for S6 kinase 1, an effector of the phosphatidylinositide-3-OH kinase signalling pathway, are hypoinsulinaemic and glucose intolerant. Whereas insulin resistance is not observed in isolated muscle, such mice exhibit a sharp reduction in glucose-induced insulin secretion and in pancreatic insulin content. This is not due to a lesion in glucose sensing or insulin production, but to a reduction in pancreatic endocrine mass, which is accounted for by a selective decrease in beta-cell size. The observed phenotype closely parallels those of preclinical type 2 diabetes mellitus, in which malnutrition-induced hypoinsulinaemia predisposes individuals to glucose intolerance.

Human epidermal Langerhans cells express the tight junction protein claudin-1 and are present in human genetic claudin-1 deficiency (NISCH syndrome).

Claudin-1 (CLDN1) is a structural tight junction (TJ) protein and is expressed in differentiating keratinocytes and Langerhans cells in the epidermis. Our objective was to identify immunoreactive CLDN1 in human epidermal Langerhans cells and to examine the pattern of epidermal Langerhans cells in genetic human CLDN1 deficiency [neonatal ichthyosis, sclerosing cholangitis (NISCH) syndrome]. Epidermal cells from healthy human skin labelled with CLDN1-specific antibodies were analysed by confocal laser immunofluorescence microscopy and flow cytometry. Skin biopsy sections of two patients with NISCH syndrome were stained with an antibody to CD1a expressed on epidermal Langerhans cells. Epidermal Langerhans cells and a subpopulation of keratinocytes from healthy skin were positive for CLDN1. The gross number and distribution of epidermal Langerhans cells of two patients with molecularly confirmed NISCH syndrome, however, was not grossly altered. Therefore, CLDN1 is unlikely to play a critical role in migration of Langerhans cells (or their precursors) to the epidermis or their positioning within the epidermis. Our findings do not exclude a role of this TJ molecule once Langerhans cells have left the epidermis for draining lymph nodes.

Insulin-secreting beta-cell dysfunction induced by human lipoproteins.

Diabetes is associated with significant changes in plasma concentrations of lipoproteins. We tested the hypothesis that lipoproteins modulate the function and survival of insulin-secreting cells. We first detected the presence of several receptors that participate in the binding and processing of plasma lipoproteins and confirmed the internalization of fluorescent low density lipoprotein (LDL) and high density lipoprotein (HDL) particles in insulin-secreting beta-cells. Purified human very low density lipoprotein (VLDL) and LDL particles reduced insulin mRNA levels and beta-cell proliferation and induced a dose-dependent increase in the rate of apoptosis. In mice lacking the LDL receptor, islets showed a dramatic decrease in LDL uptake and were partially resistant to apoptosis caused by LDL. VLDL-induced apoptosis of beta-cells involved caspase-3 cleavage and reduction in the levels of the c-Jun N-terminal kinase-interacting protein-1. In contrast, the proapoptotic signaling of lipoproteins was antagonized by HDL particles or by a small peptide inhibitor of c-Jun N-terminal kinase. The protective effects of HDL were mediated, in part, by inhibition of caspase-3 cleavage and activation of Akt/protein kinase B. In conclusion, human lipoproteins are critical regulators of beta-cell survival and may therefore contribute to the beta-cell dysfunction observed during the development of type 2 diabetes.

Signal transduction by the cloned glucagon-like peptide-1 receptor: comparison with signaling by the endogenous receptors of beta cell lines.

Glucagon-like peptide-1 (GLP-1) is a gastrointestinal hormone that potentiates glucose-induced insulin secretion by pancreatic beta cells. The mechanisms of interaction between GLP-1 and glucose signaling pathways are not well understood. Here we studied the coupling of the cloned GLP-1 receptor, expressed in fibroblasts or in COS cells, to intracellular second messengers and compared this signaling with that of the endogenous receptor expressed in insulinoma cell lines. Binding of GLP-1 to the cloned receptor stimulated formation of cAMP with the same dose dependence and similar kinetics, compared with the endogenous receptor of insulinoma cells. Compared with forskolin-induced cAMP accumulation, that induced by GLP-1 proceeded with the same initial kinetics but rapidly reached a plateau, suggesting fast desensitization of the receptor. Coupling to the phospholipase C pathway was assessed by measuring inositol phosphate production and variations in the intracellular calcium concentration. No GLP-1-induced production of inositol phosphates could be measured in the different cell types studied. A rise in the intracellular calcium concentration was nevertheless observed in transfected COS cells but was much smaller than that observed in response to norepinephrine in cells also expressing the alpha 1B-adrenergic receptor. Importantly, no such increase in the intracellular calcium concentration could be observed in transfected fibroblasts or insulinoma cells, which, however, responded well to thrombin or carbachol, respectively. Together, our data show that interaction between GLP-1 and glucose signaling pathways in beta cells may be mediated uniquely by an increase in the intracellular cAMP concentration, with the consequent activation of protein kinase A and phosphorylation of elements of the glucose-sensing apparatus or of the insulin granule exocytic machinery.

Neuropeptide Y expression and regulation in a differentiated rat insulin-secreting cell line.

Neuropeptide-Y (NPY) is a 36-amino acid peptide known to inhibit glucose-stimulated insulin secretion in various animal models in vitro and in vivo. NPY is thought to be one of the mediators of sympathetic action in the pancreas through nerve endings surrounding the islets, and it has recently been shown to be synthesized within the islets of Langerhans. To elucidate the potential role of NPY in the endocrine pancreas, we studied the expression and regulation of NPY secretion in a rat insulinoma cell line (INS-1). NPY mRNA and peptide are highly expressed and secreted by INS-1 cells. NPY levels were determined by a sensitive and specific two-site amplified enzyme-linked immunosorbent assay. Incubation of INS-1 cells with various glucose concentrations did not modify NPY secretion; however, stimulation of adenylate cyclase by forskolin induced a dose- and time-dependent increase in NPY release in the medium. The glucagon-like peptide-I-(7-36) amide (GLP-1), a known gluco-incretin in humans, induced at low concentration (10(-9) M) a similar expression of NPY mRNA and peptide secretion in INS-1 cells. On the other hand, the inhibition of cAMP accumulation by the alpha 2-adrenergic agonist clonidine decreased NPY secretion. In conclusion, 1) high levels of gene expression and secretion of NPY are found in a rat insulinoma cell line (INS-1). 2) Accumulation of cAMP induced by forskolin or a gluco-incretin (GLP-1) induces a further increase in NPY gene expression and release. 3) NPY secretion is not modulated by low or high glucose concentrations in the medium. 4) Induction of NPY, a known inhibitor of insulin secretion, may represent a novel counterregulatory mechanism of insulin secretion, limiting the stimulatory effect of GLP-1 on insulin secretion.

Potential approaches for more successful dendritic cell-based immunotherapy.

INTRODUCTION: Dendritic cells (DCs) are the most important antigen-presenting cell population for activating antitumor T-cell responses; therefore, they offer a unique opportunity for specific targeting of tumors. AREAS COVERED: We will discuss the critical factors for the enhancement of DC vaccine efficacy: different DC subsets, types of in vitro DC manufacturing protocol, types of tumor antigen to be loaded and finally different adjuvants for activating them. We will cover potential combinatorial strategies with immunomodulatory therapies: depleting T-regulatory (Treg) cells, blocking VEGF and blocking inhibitory signals. Furthermore, recommendations to incorporate these criteria into DC-based tumor immunotherapy will be suggested. EXPERT OPINION: Monocyte-derived DCs are the most widely used DC subset in the clinic, whereas Langerhans cells and plasmacytoid DCs are two emerging DC subsets that are highly effective in eliciting cytotoxic T lymphocyte responses. Depending on the type of tumor antigens selected for loading DCs, it is important to optimize a protocol that will generate highly potent DCs. The future aim of DC-based immunotherapy is to combine it with one or more immunomodulatory therapies, for example, Treg cell depletion, VEGF blockage and T-cell checkpoint blockage, to elicit the most optimal antitumor immunity to induce long-term remission or even cure cancer patients.

Postnatal β-cell maturation is associated with islet-specific microRNA changes induced by nutrient shifts at weaning.

Glucose-induced insulin secretion is an essential function of pancreatic β-cells that is partially lost in individuals affected by Type 2 diabetes. This unique property of β-cells is acquired through a poorly understood postnatal maturation process involving major modifications in gene expression programs. Here we show that β-cell maturation is associated with changes in microRNA expression induced by the nutritional transition that occurs at weaning. When mimicked in newborn islet cells, modifications in the level of specific microRNAs result in a switch in the expression of metabolic enzymes and cause the acquisition of glucose-induced insulin release. Our data suggest microRNAs have a central role in postnatal β-cell maturation and in the determination of adult functional β-cell mass. A better understanding of the events governing β-cell maturation may help understand why some individuals are predisposed to developing diabetes and could lead to new strategies for the treatment of this common metabolic disease.

Involvement of long non-coding RNAs in beta cell failure at the onset of type 1 diabetes in NOD mice.

AIMS/HYPOTHESIS: Exposure of pancreatic beta cells to cytokines released by islet-infiltrating immune cells induces alterations in gene expression, leading to impaired insulin secretion and apoptosis in the initial phases of type 1 diabetes. Long non-coding RNAs (lncRNAs) are a new class of transcripts participating in the development of many diseases. As little is known about their role in insulin-secreting cells, this study aimed to evaluate their contribution to beta cell dysfunction. METHODS: The expression of lncRNAs was determined by microarray in the MIN6 beta cell line exposed to proinflammatory cytokines. The changes induced by cytokines were further assessed by real-time PCR in islets of control and NOD mice. The involvement of selected lncRNAs modified by cytokines was assessed after their overexpression in MIN6 cells and primary islet cells. RESULTS: MIN6 cells were found to express a large number of lncRNAs, many of which were modified by cytokine treatment. The changes in the level of selected lncRNAs were confirmed in mouse islets and an increase in these lncRNAs was also seen in prediabetic NOD mice. Overexpression of these lncRNAs in MIN6 and mouse islet cells, either alone or in combination with cytokines, favoured beta cell apoptosis without affecting insulin production or secretion. Furthermore, overexpression of lncRNA-1 promoted nuclear translocation of nuclear factor of κ light polypeptide gene enhancer in B cells 1 (NF-κB). CONCLUSIONS/INTERPRETATION: Our study shows that lncRNAs are modulated during the development of type 1 diabetes in NOD mice, and that their overexpression sensitises beta cells to apoptosis, probably contributing to their failure during the initial phases of the disease.

The role of the microRNAs in the age-associated oancreatic β-cell dysfunction

Le corps humain emploie le glucose comme source principale d'énergie. L'insuline, sécrétée par les cellules ß-pancreatiques situées dans les îlots de Langerhans, est l'hormone principale assurant un maintien constant du taux de glucose sanguin (glycémie). Les prédispositions génétiques, le manque d'activité physique et un régime déséquilibré peuvent entraîner une perte de sensibilité à l'insuline et des taux de glucose dans le sang élevé (hyperglycémie), une condition nommée diabète de type 2. Cette maladie est initiée par une sensibilité diminuée à l'insuline dans les tissus périphériques, entraînant une demande accrue en insuline. Cette pression continue finie par épuiser les cellules ß-pancreatiques, qui sécrètent alors des niveaux d'insuline insuffisant en trainant l'apparition du diabète. Le vieillissement est un facteur de risque important pour les maladies métaboliques dont le diabète de type 2 faits partis. En effet la majeure partie des diabétiques de type 2 ont plus de 45 ans. Il est connu que le vieillissement entraine une perte de sensibilité à l'insuline, une sécrétion altérée d'insuline, une baisse de réplication et une plus grande mort des ß-cellules pancréatiques. Le but de ma thèse était de mieux comprendre les mécanismes contribuante au dysfonctionnement des cellules ß- pancréatiques lors du vieillissement. Les travaux du « Human Genome Project » ont révélés que seulement 2% de notre génome code pour des protéines. Le reste non-codant fut alors désigné sous le nom de « ADN déchets ». Cependant, l'étude approfondie de cet ADN non-codant ces dernières deux décennies a démontré qu'une grande partie code pour des «MicroARNs », des ARNs courts (20-22 nucleotides) découverts en 1997 chez le vers C.elegans. Depuis lors ces molécules ont été intensivement étudiées, révélant un rôle crucial de ces molécules dans la fonction et la survie des cellules en conditions normales et pathologiques. Le but de cette thèse était d'étudier le rôle des microARNs dans le dysfonctionnement des cellules ß lors du vieillissement. Nos données suggèrent qu'ils peuvent jouer un rôle tantôt salutaire, tantôt nocif sur les cellules ß. Par exemple, certains microARNs réduisent la capacité des cellules ß à se multiplier ou réduisent leur survie, alors que d'autres protègent ces cellules contre la mort. Pour conclure, nous avons démontré les microARNs jouent un rôle important dans le dysfonctionnement des cellules ß lors du vieillissement. Ces nouvelles découvertes préparent le terrain pour la conception de futures stratégies visant à améliorer la résistance des cellules ß pancréatiques afin de trouver de nouveaux traitements du diabète de type 2. -- Le diabète de type 2 est une maladie métabolique due à la résistance à l'action de l'insuline des tissus cibles combinée à l'incapacité des cellules ß pancréatiques à sécréter les niveaux adéquats d'insuline. Le vieillissement est associé à un déclin global des fonctions de l'organisme incluant une diminution de la fonction et du renouvellement des cellules ß pancréatiques. Il constitue ainsi un risque majeur de développement des maladies métaboliques dont le diabète de type 2. Le but de cette thèse était d'étudier le rôle des microARNs (une classe d'ARN non- codants) dans le dysfonctionnement lié au vieillissement des cellules ß. L'analyse par microarray des niveaux d'expression des microARN dans les îlots pancréatiques de rats Wistar mâles âgés de 3 et 12 mois nous a permis d'identifier de nombreux changements d'expression de microARNs associés au vieillissement. Afin d'étudier les liens entre ces modifications et le déclin des cellules ß, les changements observés lors du vieillissement ont été reproduits spécifiquement dans une lignée cellulaire, dans des cellules ß primaires de jeune rats ou de donneurs humains sains. La diminution du miR-181a réduit la prolifération des cellules ß, tandis que la diminution du miR-130b ou l'augmentation du miR-383 protège contre l'apoptose induite par les cytokines. L'augmentation du miR-34a induit l'apoptose et inhibe la prolifération des cellules ß en réponse aux hormones Exendin-4 et prolactine et au facteur de croissance PDGF-AA. Cette perte de capacité réplicative est similaire à celle observée dans des cellules ß de rats âgés de 12 mois. Dans la littérature, la perte du récepteur au PDGF-r-a est associée à la diminution de la capacité proliférative des cellules ß observée lors du vieillissement. Nous avons pu démontrer que PDGF-r-a est une cible directe de miR- 34a, suggérant que l'effet néfaste de miR-34a sur la prolifération des cellules ß est, du moins en partie, lié à l'inhibition de l'expression de PDGF-r-a. L'expression de ce miR est aussi plus élevée dans le foie et le cerveau des animaux de 1 an et augmente avec l'âge dans les ilôts de donneurs non-diabétiques. Ces résultats suggèrent que miR-34a pourrait être non seulement impliqué dans l'affaiblissement des fonctions pancréatiques associé à l'âge, mais également jouer un rôle dans les tissus cibles de l'insuline et ainsi contribuer au vieillissement de l'organisme en général. Pour conclure, les travaux obtenus durant cette thèse suggèrent que des microARNs sont impliqués dans le dysfonctionnement des cellules ß pancréatiques durant le vieillissement. -- Type 2 diabetes is a metabolic disease characterized by impaired glucose tolerance, of the insulin sensitive tissues and insufficient insulin secretion from the pancreatic ß-cells to sustain the organism demand. Aging is a risk factor for the majority of the metabolic diseases including type 2 diabetes. With aging is observed a decline in all body function, due to decrease both in cell efficiency and renewal. The aim of this thesis was to investigate the potential role of microRNAs (short non- coding RNAs) in the pancreatic ß-cell dysfunction associated with aging. Microarray analysis of microRNA expression profile in pancreatic islets from 3 and 12 month old Wistar male rats revealed important changes in several microRNAs. To further study the link between those alterations and the decline of ß-cells, the changes observed in old rats were mimicked in immortalized ß-cell lines, primary young rat and human islets. Downregulation of miR-181a inhibited pancreatic ß-cell proliferation in response to proliferative drugs, whereas downregulation of miR-130b and upregulation of miR-383 protected pancreatic ß-cells from cytokine stimulated apoptosis. Interestingly, miR-34a augmented pancreatic ß-cell apoptosis and inhibited ß-cell proliferation in response to the proliferative chemicals Exendin-4, prolactin and PDGF-AA. This loss of replicative capacity is reminiscent of what we observed in pancreatic ß-cells isolated from 12 month old rats. We further observed a correlation between the inhibitory effect of miR-34a on pancreatic ß-cell proliferation and its direct interfering effect of this microRNA on PDGF-r-a, which was previously reported to be involved in the age-associated decline of pancreatic ß-cell proliferation. Interestingly miR-34a was upregulated in the liver and brain of 1 year old animals and positively correlated with age in pancreatic islets of normoglycemic human donors. These results suggest that miR-34a might be not only involved in the age-associated impairment of the pancreatic ß-cell functions, but also play a role in insulin target tissues and contribute to the aging phenotype on the organism level. To conclude, we have demonstrated that microRNAs are indeed involved in the age-associated pancreatic ß-cell dysfunction and they can play both beneficial and harmful roles in the context of pancreatic ß-cell aging.

Dermal dendritic cell number correlates with serum autoantibody titers in Brazilian pemphigus foliaceus patients

Pemphigus foliaceus (PF) is an autoimmune bullous disease endemic in Brazil. Since serum IL-12 is increased in patients with PF and Langerhans cells (LC) produce IL-12, we titrated serum autoantibodies by indirect immunofluorescence, and quantified epidermal dendritic cells, known as LC, and dermal dendritic cells (DC). Biopsies of blistering lesions were obtained from 22 patients, 13 of whom were submitted to biopsy of both injured and of apparently healthy skin. The control groups consisted of skin from 8 cadavers and from 12 women submitted to breast plastic surgery. LC and DC were identified with anti-CD1a antibody and quantified by morphometric analysis. LC number in the lesion and in apparently healthy skin from PF patients was similar to that of both control groups. DC number in the injured skin (median = 0.94 DC/mm basement membrane) was higher than that of the cadaver group (median = 0.13 DC/mm basement membrane). In the 13 patients with biopsies of both injured and apparently healthy skin, LC and DC were present in larger numbers in the lesion. There was a direct correlation between DC number in the lesion of the PF group and serum autoantibody titers. This correlation was not observed for LC number. The increased number of DC in the lesion, as well as its direct correlation with serum autoantibody titers suggest the participation of DC in the pathogenesis of PF. The relationship between increased DC number and IL-12 in PF needs to be clarified.

Normal skin of HIV-infected individuals contains increased numbers of dermal CD8 T cells and normal numbers of Langerhans cells

Dysregulation of the skin immune system (SIS) could explain the high prevalence of skin disorders in HIV+ individuals. The present study was carried out to determine whether alterations in the cell population of SIS and epidermal immunoactivation occur in the normal skin of HIV+ individuals. Forty-five biopsies were taken from the normal upper arm skin of 45 HIV+ patients and of 15 healthy controls. HIV+ individuals were divided into three categories according to their CD4 cell blood count (<200, 200-499 and ³500/µl). Hematoxylin-eosin was used to stain tissue sections for morphological analysis and immunohistochemistry was used for the evaluation of the frequency of macrophages, Langerhans cells, and CD lymphocyte subsets. In addition, semiquantitative analysis of LFA-1, ICAM-1 and HLA-DR was determined in epidermal cells. Macrophages, Langerhans cells, and CD lymphocyte subsets did not differ significantly between any of the patient categories and the control group. When all HIV+ individuals were compared as a group to the control group, a significant increase in dermal CD8+ T lymphocytes (P < 0.01) and lower CD4-CD8 ratios (P < 0.01) were observed in the HIV+ individuals. Epidermal ICAM-1 and HLA-DR expression was negative in both HIV+ and normal skin biopsies. No evidence of a depletion of the SIS population or of epidermal immunoactivation in normal skin from HIV+ individuals was demonstrable, suggesting that alterations in the central immune system are not necessarily reflected in the SIS of HIV-infected patients.

The role of DcR3 in systemic lupus erythematosus and islet β-Cell viability and function

Le récepteur DcR3 (Decoy receptor 3) est un membre de la famille des récepteurs aux facteurs de nécrose tumorale (TNF). Il est fortement exprimé dans les tissus humains normaux ainsi que les tumeurs malignes. DcR3 est un récepteur pour trois ligands de la famille du TNF tels que FasL, LIGHT et TL1A. Étant une protéine soluble donc dépourvue de la portion transmembranaire et intracytoplasmique, le récepteur DcR3 est incapable d’effectuer une transduction de signal intracellulaire à la suite de son interaction avec ses ligands. De ce fait, DcR3 joue un rôle de compétiteur pour ces derniers, afin d’inhiber la signalisation via leurs récepteurs fonctionnels tels que Fas, HVEM/LTbetaR et DR3. Lors de nos précédentes études, nous avons pu démontrer, que DcR3 pouvaist moduler la fonction des cellules immunitaires, et aussi protéger la viabilité des îlots de Langerhans. À la suite de ces résultats, nous avons généré des souris DcR3 transgéniques (Tg) en utilisant le promoteur du gène β-actine humaine afin d’étudier plus amplement la fonction de ce récepteur. Les souris Tg DcR3 ont finalement développé le syndrome lupus-like (SLE) seulement après l’âge de 6 mois. Ces souris présentent une variété d'auto-anticorps comprenant des anticorps anti-noyaux et anti-ADN. Elles ont également manifesté des lésions rénales, cutanées, hépatiques et hématopoïétiques. Contrairement aux modèles de lupus murin lpr et gld, les souris DcR3 sont plus proche du SLE humain en terme de réponse immunitaire de type Th2 et de production d'anticorps d'anti-Sm. En péus, nous avons constaté que les cellules hématopoïétiques produisant DcR3 sont suffisantes pour causer ces pathologies. DcR3 peut agir en perturbant l’homéostasie des cellules T pour interférer avec la tolérance périphérique, et ainsi induire l'autoimmunité. Chez l'humain, nous avons détecté dans le sérum de patients SLE des niveaux élevés de la protéine DcR3. Chez certains patients, comme chez la souris, ces niveaux sont liés directement aux titres élevés d’IgE. Par conséquent, DcR3 peut représenter un facteur pathogénique important du SLE humain. L’étude des souris Tg DcR3, nous a permis aussi d’élucider le mécanisme de protection des îlots de Langerhans. Le blocage de la signalisation des ligands LIGHT et TL1A par DcR3 est impliqué dans une telle protection. D'ailleurs, nous avons identifié par ARN microarray quelques molécules en aval de cette interaction, qui peuvent jouer un rôle dans le mécanisme d’action. Nous avons par la suite confirmé que Adcyap1 et Bank1 joue un rôle critique dans la protection des îlots de Langerhans médiée par DcR3. Notre étude a ainsi élucidé le lien qui existe entre la signalisation apoptotique médiée par Fas/FasL et la pathogénèse du SLE humain. Donc, malgré l’absence de mutations génétiques sur Fas et FasL dans le cas de cette pathologie, DcR3 est capable de beoquer cette signalisation et provoquer le SLE chez l’humain. Ainsi, DcR3 peut simultanément interférer avec la signalisation des ligands LIGHT et TL1A et causer un phénotype plus complexe que les phénotypes résultant de la mutation de Fas ou de FasL chez certains patients. DcR3 peut également être utilisé comme paramètre diagnostique potentiel pour le SLE. Les découvertes du mécanisme de protection des îlots de Langerhans par DcR3 ouvrent la porte vers de nouveaux horizons afin d'explorer de nouvelles cibles thérapeutiques pour protéger la greffe d'îlots.

Effets de la purification d’alginate et de la co-encapsulation avec des cellules canaliculaires sur la survie et fonction d’îlots de Langerhans microencapsulés

La transplantation d’îlots chez des sujets diabétiques permet la normalisation de leur glycémie mais nécessite l’utilisation d’immunosuppresseurs. Afin d’éliminer l’utilisation de ceux-ci, une capsule d’alginate capable d’immunoprotéger l’îlot a été proposée. Cependant, un problème persiste : la survie de l’implant est limitée. Deux moyens afin d’améliorer ce facteur seront présentés dans ce mémoire: l’utilisation d’alginate purifié et la co-encapsulation des îlots avec des cellules canaliculaires pancréatiques. La première étude rapporte un aspect nouveau : les effets directs de l’alginate non-purifié, versus purifié, sur la survie d’îlots encapsulés. Ceci est démontré in vitro sur la viabilité à long terme des îlots, leur fonction et l’incidence de leur mort cellulaire par apoptose et nécrose. Ces investigations ont permis de conclure que l’alginate purifié permet de maintenir à long terme une meilleure survie et fonction des îlots. De plus, cette étude ajoute un autre rôle aux contaminants de l’alginate en plus de celui d’initier la réaction immunitaire de l’hôte; celle-ci étant indirectement reliée à la mort des îlots encapsulés. La deuxième étude consiste à déterminer les impacts possibles d’une co-encapsulation d’îlots de Langerhans avec des cellules canaliculaires pancréa-tiques. Les résultats obtenus démontrent que cette co-encapsulation n’améliore pas la survie des îlots microencapsulés, par des tests de viabilité et de morts cellulaires, ni leur fonction in vivo testée par des implantations chez un modèle murin immmunodéficient. Pour conclure, la survie des îlots encapsulés peut être améliorée par la purification de l’alginate mais reste inchangée lors d’une co-encapsulation avec des cellules canaliculaires pancréatiques.

Amélioration de la résistance à l'hypoxie des îlots de Langerhans microencapsulés par l’utilisation d’agrégats de cellules dispersées

La transplantation d’îlots de Langerhans microencapsulés est un traitement prometteur du diabète de type 1. La microcapsule protège l’îlot du système immunitaire, tout en permettant la diffusion de petites molécules. Comme la microcapsule empêche la revascularisation des îlots, leur oxygénation se fait par diffusion d’oxygène et ils sont exposés à l’hypoxie. Le manque d’oxygène est un facteur limitant dans la survie des îlots microencapsulés. Il est connu que les plus petits îlots sont plus résistant à l’hypoxie à cause d’une meilleure diffusion de l’oxygène. À cette fin, les agrégats de cellules dispersées d’îlots seront étudiés. Lorsque les cellules des îlots sont dispersées, elles ont la propriété de se ré-assembler dans une structure semblable à celle des îlots. La présente étude a permis de mettre au point une technique de formation des agrégats, de les caractériser et de comparer la résistance à l’hypoxie des îlots et des agrégats. Ceux-ci ont une structure semblable aux îlots et ils sont de plus petite taille. Pour cette raison, ils sont plus viables après un choc hypoxique tout en renversant efficacement l’hyperglycémie de souris diabétiques. Les agrégats sont une alternative intéressante pour la transplantation d’îlots microencapsulés puisque leur oxygénation est plus efficace.